KR20120112066A - 보조 배터리 충전 장치 - Google Patents

보조 배터리 충전 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20120112066A
KR20120112066A KR1020120029780A KR20120029780A KR20120112066A KR 20120112066 A KR20120112066 A KR 20120112066A KR 1020120029780 A KR1020120029780 A KR 1020120029780A KR 20120029780 A KR20120029780 A KR 20120029780A KR 20120112066 A KR20120112066 A KR 20120112066A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
auxiliary battery
battery
switch
external generator
charging
Prior art date
Application number
KR1020120029780A
Other languages
English (en)
Inventor
마모루 구라이시
Original Assignee
가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 도요다 지도숏키 filed Critical 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Publication of KR20120112066A publication Critical patent/KR20120112066A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0014—Circuits for equalisation of charge between batteries
    • H02J7/0016—Circuits for equalisation of charge between batteries using shunting, discharge or bypass circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/22—Balancing the charge of battery modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/342—The other DC source being a battery actively interacting with the first one, i.e. battery to battery charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/40—Working vehicles
    • B60L2200/42—Fork lift trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/547—Voltage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/549—Current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)

Abstract

보조 배터리 충전 장치는, 서로 직렬로 접속된 복수의 충전지 셀들이 제공된 주 배터리; 외부 발전기; 외부 발전기와 보조 배터리 사이에 제공된 트랜지스터; 포지티브 입력 단자, 네거티브 입력 단자, 및 출력 단자를 갖는 연산 증폭기로서, 복수의 충전지 셀들 중 하나의 충전지 셀의 출력 전압은 포지티브 입력 단자에 입력되고, 트랜지스터에 인가된 전압은 네거티브 입력 단자에 입력되며, 출력 단자는 트랜지스터의 제어 입력 단자에 접속되는, 상기 연산 증폭기; 외부 발전기와 트랜지스터 사이에 제공된 스위치; 및 보조 배터리의 충전 동안 스위치를 턴 온하여 외부 발전기로부터 트랜지스터를 경유하여 보조 배터리로 전류를 공급하기 위한 제어 회로를 포함한다.

Description

보조 배터리 충전 장치{AUXILIARY BATTERY CHARGING APPARATUS}
본 발명은 주 배터리에 추가하여 차량에 장착되는 보조 배터리를 충전하기 위한 보조 배터리 충전 장치에 관한 것이다.
도 1 은 기존의 보조 배터리 충전 장치를 나타낸다.
도 1 의 보조 배터리 충전 장치 (40) 는 차량, 예컨대 하이브리드 차량, 전기 차량 등에 장착되고, 주 배터리 (41) 및 보조 배터리 (43) 를 충전하기 위해 주 배터리 (41) 의 출력 전압을 감소시키는 DC/DC 변환기 (42) 를 포함한다.
주 배터리 (41) 는 모터/발전기 (44) 에 전기를 공급한다.
보조 배터리 (43) 는 모터/발전기 (44) 의 구동을 제어하기 위한 제어 회로에, 그리고 전자 장비, 예컨대 자동차 네비게이션 시스템에 전기를 공급하는 배터리이고, 그 전력 소비는 낮지 않다. 따라서, 보조 배터리 (43) 의 충전과 연관된 주 배터리 (41) 의 전력 소비에서의 증가가 관심사이다.
주 배터리 (41) 는, 출력 전압이 증가될 수 있도록 복수의 충전지 셀들을 직렬로 접속시키도록 구성된다; 그러나, 되도록 전체 열화를 감소시키기 위해서 충전지 셀들의 출력 전압들 간의 차이를 제거할 필요가 있다.
따라서, 되도록 주 배터리 (41) 의 충전지 셀들의 출력 전압들 간의 차이를 제거하기 위해 도 1 의 기존의 보조 배터리 충전 장치 (40) 는 충전지 셀들의 출력 전압들을 균등하게 하는 셀-모니터링 셀 균형 회로 (45); 및 셀-모니터링 셀 균형 회로 (45) 의 동작을 제어하는 ECU (46) 를 포함한다.
예로서, 충전지 셀들의 출력 전압들을 균등하게 하기 위한 기술 (이하, "셀 밸런싱 (cell balancing)" 으로 지칭됨) 로서, 소위 액티브-시스템 셀 밸런싱이 존재하는데 여기서 충전지 셀들의 출력 전압들은 변압기를 통해 충전지 셀들을 방전 또는 충전함으로써 균등하게 된다 (예를 들어, 일본 공개특허공보 2001-339865 참조).
본 발명의 목적은 주 배터리에 추가하여 차량에 장착된 보조 배터리의 충전과 연관된 주 배터리의 전력 소비를 감소시킬 수 있는 보조 배터리 충전 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 보조 배터리 충전 장치는, 서로 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 충전지 셀들이 제공된 주 배터리; 외부 발전기; 외부 발전기 및 보조 배터리 사이에 제공된 트랜지스터; 포지티브 입력 단자, 네거티브 입력 단자, 및 출력 단자를 갖는 연산 증폭기로서, 제 2 충전지 셀의 출력 전압은 포지티브 입력 단자에 입력되고, 트랜지스터에 인가된 전압은 네거티브 입력 단자로 입력되며, 출력 단자는 트랜지스터의 제어 입력 단자에 접속되는, 상기 연산 증폭기; 외부 발전기와 트랜지스터 사이에 제공된 제 1 스위치; 및 제 1 스위치를 턴 온하여 보조 배터리의 충전 동안 외부 발전기로부터 트랜지스터를 통해 보조 배터리로 전류를 공급하기 위한 제어 회로를 포함한다.
결과적으로, 보조 배터리는 주 배터리로부터 공급된 전기로 충전될 필요가 없고, 따라서 보조 배터리의 충전과 연관된 주 배터리의 전력 소비가 감소될 수도 있다.
보조 배터리 충전 장치는 또한, 외부 발전기에 접속된 제 1 코일, 제 1 충전지 셀에 접속된 제 2 코일, 및 제 2 충전지 셀에 접속된 제 3 코일이 제공된 변압기; 및 제 1 코일과 외부 발전기 사이에 제공된 제 2 스위치를 포함한다. 제어 회로는 제 2 스위치를 턴 온 또는 턴 오프하여 제 1 내지 제 3 코일들을 서로 전자기적으로 커플링하면서 제 1 및 제 2 충전지 셀들의 출력 전압을 균등하게 하도록 구성될 수도 있다.
결과적으로, 주 배터리의 충전지 셀들은 외부 발전기로부터 공급된 전기로 충전될 수도 있고, 주 배터리의 충전지 셀들의 출력 전압들 간의 차이들이 감소될 수도 있다.
제어 회로는, 주 배터리가 사용되지 않는 동안, 제 2 스위치를 턴 온 또는 턴 오프하여 제 1 및 제 2 충전지 셀들의 출력 전압을 균등하게 하고, 그 후 제 1 스위치를 턴 온하여 보조 배터리를 충전하도록 구성될 수도 있다.
결과적으로, 보조 배터리가 충전되는 동안 보조 배터리에 인가되는 전압을 더욱 안정화시키는 것이 가능하다.
본 발명에 따르면, 주 배터리에 추가하여 차량에 장착되는 보조 배터리의 충전과 연관된 주 배터리의 전력 소비를 감소시키는 것이 가능하다.
도 1 은 기존의 배터리 충전 장치를 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 보조 배터리 충전 장치를 나타내는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 셀 모니터링 셀 균형 회로의 예를 나타내는 도면이다.
도 4 는 각각의 스위치를 턴 온 또는 턴 오프하는 타이밍의 타이밍 차트의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 보조 배터리 충전 장치를 나타내는 도면이다. 도 2 에서, 동일한 파트들은 도 1 의 기존의 보조 배터리 충전 장치 (40) 에 이용된 동일한 도면 부호들로 표시된다.
도 2 의 보조 배터리 충전 장치 (1) 는 복수의 충전지 셀들이 서로 직렬로 접속되어 구성된 주 배터리 (41); 주 배터리 (41) 의 충전지 셀들의 출력 전압들을 균등화하기 위한 셀 모니터링 셀 균형 회로 (3); 주 배터리 (41) 의 충전지 셀들 중 일부의 출력 전압 (또는 기준 전압) 을 이용함으로써 외부 발전기 (2) 로부터 공급된 전기로 보조 배터리 (43)(예를 들어, 납 축전지 등) 를 충전하기 위한 충전 회로 (4); 및 셀 모니터링 셀 균형 회로 (3) 및 충전 회로 (4) 의 동작들을 제어하기 위한 ECU (Electronic Control Unit; 5)(또는 제어 회로) 를 포함한다. 본 발명에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 는 차량, 예컨대 하이브리드 차량, 전기 차량, 또는 지게차 (fork lift truck) 에 장착된다. 보조 배터리 (43) 를 충전하는데 이용된 기준 전압은 거의 완전히 충전된 상태에서의 보조 배터리 (43) 의 전압 (예를 들어, 12V) 만큼 높다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 는 외부 발전기 (2) 로부터 공급된 전기로 보조 배터리 (43) 를 충전하고, 도 1 의 기존의 보조 배터리 충전 장치 (40) 와는 달리, 보조 배터리 충전 장치 (1) 는 주 배터리 (41) 로부터 공급된 전기로 보조 배터리 (43) 를 충전하지 않으므로, 보조 배터리 (43) 의 충전과 연관된 주 배터리 (41) 의 전력 소비가 감소될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 는 셀 모니터링 셀-균형 회로 (3) 를 포함하고, 따라서 주 배터리 (41) 의 충전지 셀들의 출력 전압들 간의 차이를 감소시킬 수 있다.
도 3 은 셀 모니터링 셀-균형 회로 (3) 의 일 예 및 충전 회로 (4) 의 일 예를 나타내는 도면이다. 주 배터리 (41) 에서, 3 개의 셀들 (6)(예를 들어, 리튬 이온 충전지 셀 또는 니켈 하이브리드 충전지 셀과 같은 충전지 셀) 로 구성된 n 개의 모듈들 (7)(즉, 모듈 7-1 내지 7-n) 은 서로 직렬로 접속되고, 여기서 3 개의 셀들 (6) 이 서로 직렬로 접속된다. 하나의 모듈 (7) 을 형성하는 셀들 (6) 의 수는 3 개로 제한되지 않는다.
도 3 의 셀 모니터링 셀 균형 회로 (3) 는 외부 발전기 (2) 에 접속된 제 1 차 코일 (8) 및 모듈들 (7) 중 하나에 각각 병렬로 접속된 n 개의 제 2 차 코일들 (9)(즉, 제 2 차 코일 9-1 내지 9-n) 이 제공된 변압기 (10); 및 외부 발전기 (2) 와 제 1 차 코일 (8) 사이에 제공된 스위치 (11)(즉, 제 2 스위치) 를 포함한다. 제 1 차 코일 (8) 의 턴 (turn) 들 수와 제 2 차 코일들 (9) 모두의 턴들의 수 간의 비율은 1:1 이다.
스위치 (11) 는, 예를 들어 MOSFET 와 같은 스위칭 엘리먼트로 구성된다. 스위치 (11) 는 ECU (5) 로부터 출력된 제어 신호 (S1) 에 의해 턴 온 또는 턴 오프된다. 제어 신호 (S1) 의 듀티 사이클은, 예를 들어 50% 이다.
스위치 (11) 는, 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들이 균등한 동안 (즉, 셀 균형 동안) 턴 온 및 턴 오프된다. 결과적으로, 교류가 제 1 차 코일 (8) 을 통해 흐르고, 이에 의해 제 1 차 코일 (8) 을 제 2 차 코일들 (9-1 내지 9-n) 에 전자기적으로 접속한다. 이 경우, 예를 들어 제 2 차 코일 (9-1) 의 전압이 모듈 (7-1) 의 출력 전압보다 높으면, 제 2 차 코일 (9-1) 로부터 모듈 (7-1) 로 전류가 흘러 모듈 (7-1) 을 충전한다. 그 후, 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들이 균등한 경우, 예를 들어 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들이 각각 하한 임계 (Vmin) 또는 상한 임계 (Vmax) 이하가 되는 경우, 스위치 (11) 는 턴 오프된다. 결과적으로, 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들은 균등해질 수도 있다.
도 3 의 충전 회로 (4) 는 연산 증폭기 (12), MOSFET (13), 및 스위치 (14)(즉, 제 1 스위치) 를 포함한다. 스위치 (14) 는, 예를 들어 중계기 또는 MOSFET 와 같은 스위칭 엘리먼트로 구성되고, ECU (5) 로부터 출력된 제어 신호 (S2) 에 의해 턴 온 또는 턴 오프된다.
즉, 외부 발전기 (2) 와 보조 배터리 (3) 사이에 MOSFET (13) 가 제공된다. 스위치 (14) 는 외부 발전기 (2) 와 MOSFET (13) 사이에 제공된다. 모듈 (7-n) 의 출력 전압은 기준 전압으로서 연산 증폭기 (12) 의 포지티브 입력 단자로 입력되고, MOSFET (13) 에 인가된 전압은 연산 증폭기 (12) 의 네거티브 입력 단자로 입력되며, 연산 증폭기 (12) 의 출력 단자는 MOSFET (13) 의 게이트 단자 (제어 입력 단자) 에 접속된다. 연산 증폭기 (12) 의 포지티브 단자 및 네거티브 단자의 가상의 단락 (short-circuit) 은 기본적으로 MOSFET (13) 에 인가될 기준 전압 (예를 들어, 12 V) 만큼 높은 전압을 야기한다. MOSFET (13) 의 게이트 단자는 약 1V 만큼 MOSFET 에 인가된 전압 보다 낮은 전압을 인가하고, 이에 의해 MOSFET (13) 를 턴 온한다. 이 방식으로, MOSFET (13) 를 통해 연산 증폭기 (12) 의 출력 전압의 네거티브 피드백을 지나는 레귤레이터를 형성하기 위해 MOSFET (13) 는 외부 발전기 (2) 와 보조 배터리 (43) 사이에 제공되고, 따라서 기본적으로 모듈 (7-n) 의 출력 전압 만큼 높은 전압이 연산 증폭기 (12) 및 MOSFET (13) 를 통해 보조 배터리 (43) 에 인가될 수도 있다. 따라서, 외부 발전기 (2) 가 태영열 발전기 등으로 이루어지고, 따라서 외부 발전기 (2) 의 출력 전압이 불안정하더라도, 비교적 안정적인 전압이 보조 배터리 (43) 에 항상 인가될 수도 있다.
보조 배터리 (43) 가 충전되는 동안, 스위치 (14) 는 턴 온되어 외부 발전기 (2) 를 MOSFET (13) 에 전기적으로 접속시키고, 따라서 외부 발전기 (2) 로부터 MOSFET (13) 를 통해 보조 배터리 (43) 로 전류가 흐르며, 그 결과 보조 배터리 (43) 가 충전된다. 외부 발전기 (2) 의 출력 전압은 기준 전압 또는 그 보다 높은 정도이다.
도 4 는 스위치들 (11 및 14) 을 턴 온 또는 턴 오프하는 타이밍의 타이밍 차트의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 전체 차량을 제어하는 상위 ECU 로부터 출력된 점화 (ignition) 신호 (IG) 가 하이 레벨인 동안, 즉 주 배터리 (41) 가 모터/발전기 (44) 에 의해 이용되고 있는 동안 (예를 들어, 차량이 구동 중인 동안), 제어 신호들 (S1 및 S2) 은 로우 레벨에 있고 스위치들 (11 및 14) 은 오프된다.
먼저, 점화 신호 (IG) 가 하이 레벨로부터 로우 레벨로 스위칭될 때, 즉 주 배터리 (41) 의 이용이 정지될 때 (예를 들어, 차량이 주차 중인 동안), ECU (5) 는 제어 신호 (S1) 를 이용하여 스위치 (11) 를 턴 온 또는 턴 오프한다. 이 방식으로, 제어 신호 (S1) 를 통해 스위치 (11) 를 턴 온 또는 턴 오프 시에, 외부 발전기 (2) 로부터 공급된 전기는 교류로 하여금 제 1 차 코일 (8) 을 통해 흐르게 하고, 따라서 제 1 차 코일 (8) 및 제 2 차 코일들 (9-1 내지 9-n) 은 서로 전자기적으로 접속된다. 이 경우, 예를 들어 모듈 (7-1) 의 출력 전압이 제 2 차 코일 (9-1) 에 인가된 전압보다 높을 때, 전류는 모듈 (7-1) 로부터 제 2 차 코일 (9-1) 로 흐르고, 따라서 모듈 (7-1) 은 방전된다. 모듈 (7-2) 의 출력 전압이 제 2 차 코일 (9-2) 에 인가된 전압보다 낮을 때, 전류는 제 2 차 코일 (9-2) 로부터 모듈 (7-2) 로 흐르고, 따라서 모듈 (7-2) 이 충전된다. 이 방식으로, 변압기 (10) 를 통한 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 충전 및 방전을 통해, 모듈들 (7-1 내지 7-n) 각각의 출력 전압은 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들의 평균 값에 점점 접근한다. 결과적으로, 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들이 균등해질 수도 있다. 이 경우에서, 또한 외부 발전기 (2) 로부터 공급된 전기는 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들의 평균 값을 증가시킨다. 이 경우, ECU (5) 는 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들을 모니터링한다.
다음으로, 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 출력 전압들이 균등해지는 경우, ECU (5) 는 스위치 (11) 를 턴 오프하여 모듈들 (7-1 내지 7-n) 의 충전을 종료한다. 이 후에, ECU (5) 는 보조 배터리 (43) 가 충전될 필요가 있다고 결정하는 경우, 예를 들어 ECU (5) 는 보조 배터리 (43) 의 전압을 모니터링하고, ECU (5) 가 보조 배터리 (43) 의 전압이 임계 (Vth1) 이하라고 결정하는 경우, ECU (5) 는 스위치 (14) 를 턴 온하여 보조 배터리 (43) 를 충전한다. 이 경우, 일 예로서, 보조 배터리 (43) 는 그것이 완전히 충전될 때까지 충전될 수도 있고, 또는 그것이 완전히 충전되기 조금 전까지 충전될 수도 있다.
보조 배터리 (43) 가 충전되는 동안 외부 발전기 (2) 의 출력 전압이 연산 증폭기 (12) 또는 MOSFET (13) 의 내압 용량 (pressure-withstanding capacity) 을 초과하는 것을 방지하기 위해서, 외부 발전기 (2) 의 출력 전압이 임계 (Vth2) 이상이 되는 경우 ECU (5) 는 스위치 (14) 를 턴 오프하여 보조 배터리 (43) 로부터 외부 발전기 (2) 를 분리하도록 구성될 수도 있다.
보조 배터리 (43) 가 충전되는 동안 외부 발전기 (2) 의 출력 전압이 연산 증폭기 (12) 또는 MOSFET (13) 의 내압 용량을 초과하는 것을 방지하기 위해서, 복수의 직렬로 접속된 다이오드 등으로 이루어진 보호 회로가 스위치 (14) 와 MOSFET (13) 및 연산 증폭기 (12) 의 네거티브 단자가 서로 접속되는 접속 포인트 사이에 제공될 수도 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 는, 외부 발전기 (2) 와 보조 배터리 (43) 사이에 제공된 MOSFET (13); 및 연산 증폭기 (12) 로 구성되는 레귤레이터를 포함하고, 여기서 모듈 (7-n) 의 출력 전압이 연산 증폭기 (12) 의 포지티브 입력 단자로 입력되고, 연산 증폭기 (12) 의 출력 전압은 MOSFET (13) 를 통해 네거티브 피드백을 경유하여 연산 증폭기 (12) 로 리턴한다. 결과적으로, 기본적으로 모듈 (7-n) 의 출력 전압 만큼 높은 전압이 보조 배터리 (43) 에 인가될 수도 있으므로, 보조 배터리 (43) 는 외부 발전기 (2) 와 MOSFET (13) 사이에 제공된 스위치 (14) 를 턴 온하여 외부 발전기 (2) 로부터 보조 배터리 (43) 로 전류를 공급함으로써 충전될 수 있다. 따라서, 보조 배터리 (43) 는 주 배터리 (41) 로부터 공급된 전기로 충전될 필요가 없고, 따라서 보조 배터리 (43) 의 충전과 연관된 주 배터리 (41) 의 전력 소비가 감소될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 는 셀 밸런싱 후에 보조 배터리 (43) 를 충전하도록 구성되고, 따라서 더욱 안정화된 전압이 보조 배터리 (43) 에 인가될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 에서, 전력이 아닌 전압 (즉, 기준 전압) 만이 모듈 (7-n) 로부터 연산 증폭기 (12) 로 공급되고, 따라서 보조 배터리 (43) 의 충전과 연관된 주 배터리 (41) 의 전력 소비가 감소될 수도 있다.
본 실시형태에 따른 보조 배터리 충전 장치 (1) 에는 도 1 의 DC/DC 변환기 (42) 가 제공될 필요가 없고, 따라서 회로 규모가 감소될 수도 있다.
전술된 실시형태에서, 보조 배터리 (43) 는 셀 밸런싱 후에 충전된다; 그러나, 보조 배터리 (43) 는 대신에 ECU (5) 가 주 배터리 (41) 가 완전히 충전되었다고 결정한 후에 충전될 수도 있다.
전술된 실시형태에서, 바이폴라 트랜지스터가 MOSFET (13) 대신에 이용될 수도 있다.
전술된 실시형태에서, 셀 모니터링 셀-균형 회로 (3) 가 생략될 수도 있다.

Claims (4)

  1. 보조 배터리 충전 장치로서,
    서로 직렬로 접속된 제 1 및 제 2 충전지 셀들이 제공된 주 배터리;
    외부 발전기;
    상기 외부 발전기와 보조 배터리 사이에 제공된 트랜지스터;
    포지티브 입력 단자, 네거티브 입력 단자, 및 출력 단자를 갖는 연산 증폭기로서, 상기 제 2 충전지 셀의 출력 전압이 상기 포지티브 입력 단자에 입력되고, 상기 트랜지스터에 인가된 전압이 상기 네거티브 입력 단자에 입력되며, 상기 출력 단자는 상기 트랜지스터의 제어 입력 단자에 접속되는, 상기 연산 증폭기;
    상기 외부 발전기와 상기 트랜지스터 사이에 제공된 제 1 스위치; 및
    상기 보조 배터리의 충전 동안 상기 제 1 스위치를 턴 온하여 상기 외부 발전기로부터 상기 트랜지스터를 통해 상기 보조 배터리로 전류를 공급하기 위한 제어 회로를 포함하는, 보조 배터리 충전 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부 발전기에 접속된 제 1 코일, 상기 제 1 충전지 셀에 접속된 제 2 코일, 및 상기 제 2 충전지 셀에 접속된 제 3 코일이 제공된 변압기; 및
    상기 제 1 코일과 상기 외부 발전기 사이에 제공된 제 2 스위치를 포함하고,
    상기 제어 회로는 상기 제 2 스위치를 턴 온 또는 턴 오프하여 상기 제 1 내지 제 3 코일들을 서로 전자기적으로 커플링하면서 상기 제 1 및 제 2 충전지 셀들의 출력 전압을 균등하게 하는, 보조 배터리 충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 주 배터리가 사용되지 않는 동안, 상기 제어 회로는 상기 제 2 스위치를 턴 온 또는 턴 오프하여 상기 제 1 및 제 2 충전지 셀들의 출력 전압들을 균등하게 하고, 그 후 상기 제 1 스위치를 턴 온하여 상기 보조 배터리를 충전하는, 보조 배터리 충전 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 주 배터리가 사용되지 않는 동안, 상기 제어 회로는 상기 제 2 스위치를 턴 온 또는 턴 오프하여 상기 제 1 및 제 2 충전지 셀들의 출력 전압들을 균등하게 하고, 그 후 상기 제 1 스위치를 턴 온하여 상기 보조 배터리를 충전하는, 보조 배터리 충전 장치.
KR1020120029780A 2011-03-31 2012-03-23 보조 배터리 충전 장치 KR20120112066A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011077935A JP5187406B2 (ja) 2011-03-31 2011-03-31 補機バッテリ充電装置
JPJP-P-2011-077935 2011-03-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20120112066A true KR20120112066A (ko) 2012-10-11

Family

ID=45887978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120029780A KR20120112066A (ko) 2011-03-31 2012-03-23 보조 배터리 충전 장치

Country Status (5)

Country Link
US (2) US20120249058A1 (ko)
EP (1) EP2506389A2 (ko)
JP (1) JP5187406B2 (ko)
KR (1) KR20120112066A (ko)
CN (1) CN102738852A (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101229441B1 (ko) * 2011-03-18 2013-02-06 주식회사 만도 배터리 충전 장치
CN102738860B (zh) * 2012-06-04 2015-07-29 成都芯源系统有限公司 电池均衡装置和堆叠均衡装置
US9537339B2 (en) * 2012-09-28 2017-01-03 Henry Shum High-efficiency battery charger
KR102296909B1 (ko) * 2015-01-09 2021-09-01 삼성전자주식회사 보조 배터리를 내장한 전자장치 및 보조 배터리 충전 방법
US10427537B2 (en) * 2016-10-14 2019-10-01 Ford Global Technologies, Llc Vehicle power supply control
EP3401150B1 (en) * 2017-05-04 2022-04-06 Volvo Car Corporation Dual voltage unit for a vehicle
EP3398818B1 (en) * 2017-05-04 2022-07-06 Volvo Car Corporation Voltage supply unit, battery balancing method
KR101954950B1 (ko) * 2018-06-05 2019-03-06 주식회사 코터스 전기 이륜차의 배터리 충전 회로
US11362524B2 (en) * 2020-02-17 2022-06-14 GM Global Technology Operations LLC Battery system and a method for use in the battery system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5482039A (en) * 1977-12-12 1979-06-29 Seiko Instr & Electronics Circuit for charging solar cell and secondary cell
CN2156533Y (zh) * 1993-07-19 1994-02-16 阎玉楼 带稳压自变流电路的通信用电源
JPH0865904A (ja) * 1994-06-06 1996-03-08 Nippondenso Co Ltd 電気自動車用充電装置
CN1303160A (zh) * 2000-01-01 2001-07-11 李德鍊 锂离子电池充电器
JP2001339865A (ja) 2000-05-26 2001-12-07 Hitachi Ltd セル電圧均等化装置、セル電圧均等化方法、ハイブリッドカー、及び組電池の生産方法
JP2004079191A (ja) * 2002-08-09 2004-03-11 Toyota Motor Corp バッテリ充電制御装置
JP2005287118A (ja) * 2004-03-29 2005-10-13 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 電動車両用の蓄電池の過充電防止装置
KR101188944B1 (ko) * 2006-06-15 2012-10-08 한국과학기술원 다중 변압기의 2차 권선을 병렬로 연결한 전하 균일 장치
CN101001020A (zh) * 2006-12-30 2007-07-18 深圳市芯海科技有限公司 锂电池充电控制环路
JP5245780B2 (ja) * 2008-12-09 2013-07-24 トヨタ自動車株式会社 車両
JP2011079399A (ja) * 2009-10-06 2011-04-21 Autonetworks Technologies Ltd 車両用電源制御装置及び車両用電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102738852A (zh) 2012-10-17
US20120249050A1 (en) 2012-10-04
EP2506389A2 (en) 2012-10-03
JP2012213290A (ja) 2012-11-01
JP5187406B2 (ja) 2013-04-24
US20120249058A1 (en) 2012-10-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20120112066A (ko) 보조 배터리 충전 장치
CN102856948B (zh) 电池单元均衡装置
US9153974B2 (en) Battery parallel balancing circuit
US20150069960A1 (en) Auxiliary Battery Charging Apparatus
US8692508B2 (en) Battery voltage monitoring device
CN102574470B (zh) 车辆的充电系统及包含该车辆的充电系统的电动车辆
US10279699B2 (en) On-board electrical system, and method for operating an on-board electrical system
US10562474B2 (en) Vehicle electrical system
US20120299545A1 (en) Rechargeable battery power supply starter and cell balancing apparatus
CN103635347A (zh) 车辆用电源装置
WO2011142369A2 (ja) 電源装置及び充電回路
US9083188B2 (en) Balance correcting apparatus and electricity storage system
JP2013013268A (ja) セルバランス装置
JP5187407B2 (ja) 補機バッテリ充電装置
KR20130013108A (ko) 이차전지 배터리의 균등화 장치
IT201900001099A1 (it) Gruppo e metodo di ricarica e alimentazione per un veicolo elettrico, e veicolo elettrico comprendente il gruppo di ricarica e alimentazione
JP2013223378A (ja) 電池均等化システムおよび方法
KR20210022418A (ko) 배터리 시스템 및 배터리 시스템의 운용 방법
JP2009148110A (ja) 充放電器とこれを用いた電源装置
CN102859835A (zh) 电源装置
JP5382070B2 (ja) セルバランス装置
CN113258632B (zh) 电源装置
WO2013031125A1 (ja) 蓄電システム
WO2012043589A1 (ja) 電源装置
US9484762B2 (en) Device and method for balancing battery cells

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application